生物對環(huán)境的適應(yīng)是進化生物學(xué)研究的基礎(chǔ)問題，也是生態(tài)學(xué)研究的熱點。然而，飽受爭議的科學(xué)問題是：生活在同一區(qū)域內(nèi)的物種能否在演化過程中分化出新的物種(同域分化)？盡管一些證據(jù)表明物種的分化是以這種方式發(fā)生的，但是關(guān)于分化過程中基因的表達模式和種群遺傳學(xué)特征知之甚少。

為了探討上述科學(xué)問題，中國科學(xué)院水生生物研究所研究員何舜平團隊與西北高原生物研究所研究員趙凱合作，對青藏高原冰川湖泊同域分化裂腹魚的遺傳和表達模式進行研究。研究論文“Transcriptome-Wide Patterns of the Genetic and Expression Variations in Two Sympatric Schizothoracine Fishes in a Tibetan Plateau Glacier Lake”在進化生物學(xué)專業(yè)期刊Genome Biology and Evolution 雜志上在線發(fā)表。

青藏高原冰川貧營養(yǎng)型湖泊浪錯，特有兩種魚類朱氏裸鯉(Gymnocypris chui)和拉孜裸鯉(Gymnocypris scleracanthus)具備了物種在同域條件下的起源標準。研究人員通過不同組織轉(zhuǎn)錄組比較分析，發(fā)現(xiàn)種內(nèi)和種間器官的表達模式存在差異，同時系統(tǒng)發(fā)育分析表明這兩種同域分布的類群形成了單系復(fù)合體。使用非度量多維尺度NMDS 統(tǒng)計學(xué)算法分析，科研人員發(fā)現(xiàn)不同器官聚類在一起，并不是按個體聚類的。系統(tǒng)進化NJ 樹與主成分分析都顯示種群間存在明顯遺傳差異，相比較之下拉孜裸鯉的遺傳多樣性要比朱氏裸鯉的高。種群大部分遺傳分化系數(shù)FST值低于0.25，但是存在大量的SNP 位點具有較高的FST值(0.25～0.50)，暗示著部分基因座表現(xiàn)出了很深的遺傳分化。進一步的演化選擇壓力的分析和功能富集分析揭示了兩個種群間生物學(xué)差異，差異表達基因和正向選擇基因主要富集于代謝、營養(yǎng)和形態(tài)發(fā)育相關(guān)通路上?？蒲腥藛T推測朱氏裸鯉和拉孜裸鯉在貧營養(yǎng)型湖泊中存在同域食物競爭，最終占據(jù)不同的生態(tài)位(食性差異)。

該研究工作由博士生陳娟和水生所副研究員楊連東等人完成，水生所為第一完成單位，何舜平與趙凱為共同通訊作者。